資源簡介

本人聲明：本資源屬本人原創作品，授予21世紀教育網獨家發行。
初中應用物理知識競賽題分類解析
專題十四
內能的利用 熱機
一．選擇題
1. （2014全國初中應用物理知識競賽）汽車發動機在工作過程中需要冷卻。圖5為汽車發動機的水冷系統工作原理示意圖。在汽車發動機正常工作的過程中，圖5所示有關汽車發動機水冷系統中水流方向以及水泵葉輪轉向的示意圖中，正確的是( )

【參照答案】B
【名師解析】水泵逆時針轉動，把水提升到發動機上方，水流逆時針流動通過散熱器，汽車發動機水冷系統中水流方向以及水泵葉輪轉向的示意圖中，正確的是B。
【考點定位】考查汽車水冷系統及其相關知識。
2. 受高空落物傷人的啟示，美軍正在研制一種名為“上帝之杖”的太空武器．“上帝之杖”實質就是高密度、耐高溫的金屬棒，它要依托太空平臺的搭載，借助小型火箭助推和高空下落產生的巨大動能，對地球戰略目標實施打擊，破壞力巨大．它攻擊目標的巨大能量主要來源于（　　）21世紀教育網版權所有
A．小型火箭助推動能
B．與大氣摩擦產生的能量
C．“上帝之杖”本身的內能
D．下落過程重力勢能轉化的動能
答案：D解：“上帝之杖”在高空下落過程中，質量不變，而感到越來越小，因此其重力勢能越來越小，但它的速度越來越快，因此動能越來越大，在下落過程重力勢能轉化為動能，它獲得的動能越大，破壞力就越強．正確選項是D．
3.甲柴油機的效率比乙柴油的效率低，這表明（ ）
A.甲的功率比乙小 B.甲做的功比乙小
C.甲消耗的柴油多 D.甲柴油機內能轉化成機械能的百分比小
解析：甲的熱機效率低，根據熱機效率的定義可知，是用來做有用功的那部分能量，即轉化成機械能的那部分能量，占燃料完全燃燒所放出的能量(即內能)的百分比小，所以D項對。
4．在四沖程汽油機的工作過程中，機械能轉化為內能的沖程是 （ ）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程
C．做功沖程 D．排氣沖程
答案：C解析：機械能轉化為內能的沖程是做功沖程，選項C正確。
二．綜合運用題
1.閱讀下面的短文，回答問題。
空氣能熱水器
空氣能熱水器(如圖24甲)是吸收空氣的熱能來制造熱水的裝置。其耗能約為電熱水器的四分之一。空氣能屬于可再生的新能源，擁有先天的節能環保的優勢。
圖24乙是空氣能熱水器的工作原理示意圖，它主要由儲水箱、毛細管、蒸發器、壓縮機、冷凝器等部件組成。制冷劑在毛細管、蒸發器、壓縮機、冷凝器之間循環過程與我們所熟悉的電冰箱的制冷循環過程相同，其工作過程如下：
A．液態制冷劑經過一段很細的毛細管緩慢地進入蒸發器，在蒸發器迅速汽化，并從空氣中吸收熱能。
B．制冷劑汽化生成的蒸氣被壓縮機壓縮后變成高溫高壓的蒸氣進入冷凝器。
C．在冷凝器中，高溫高壓的蒸氣將熱能傳遞給冷水并發生液化。
制冷劑依此不斷循環流動，使水的溫度不斷上升。
空氣能熱水器有一個很重要的指標是能效比，它是指水箱中的水吸收的熱能(Q)與壓縮機等電器消耗的電能（W）的比值。能效比越高，說明熱水器的制熱效果越好。www.21-cn-jy.com
請回答下列問題：
（1）制冷劑在 中汽化，在 中液化。
（2）制冷劑在工作循環過程中，將 中的熱能不斷地“搬運”至 中。
（3）某品牌空氣能熱水器正常工作時的參數如下：
從表格中的數據可知，該空氣能熱水器正常工作1h可產生的熱水的體積為 L。[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)；水的密度為1.0×103kg/m3]
答案：（1）蒸發器；壓縮機；（2）空氣；水；（3）68
解析：根據能效比3.4可知，空氣能熱水器正常工作1h水箱中的水吸收的熱能(Q)=3.4×Pt=3.4×0.84×103×3600J=102.8×103J。2·1·c·n·j·y
由Q=cm△t解得空氣能熱水器正常工作1h可產生的熱水的質量m=68kg
由ρ=m/V解得空氣能熱水器正常工作1h可產生的熱水的體積為V=68L。
2.(2010全國初中應用物理知識競賽復賽題)小亮家有一輛家用轎車，爸爸在給他說車的性能時，總是說“2．0的排量”，卻很少說“功率”，為此小亮特地從網上查到了排量的定義：活塞從上止點移動到下止點所通過的空間容積稱為汽缸排量。如果發動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發動機排量。從說明書上查到：小亮家的汽車采用的是LFX直列四缸發動機，排量為2.0L；從網上查找到了其輸出特性曲線（如圖8所示）；小亮又向爸爸詢問了一些實測數據：由于汽車行駛的路況很好，所以平均車速為90km／h，此時發動機轉速為2000r/min，平均行駛百公里油耗為9L；從物理書上查得汽油的熱值為4．6×107J/kg，密度為0．71×103kg/m3
（1）．由這臺發動機輸出特性曲線可以看出，在發動機轉速為1000~5000 r/min范圍內，它的輸出功率與轉速大致有什么關系？
（2）．試通過公式推導出在其他參數相同時，發動機的輸出功率與其排量的關系。
（3）．這輛汽車以90km／h行駛時，發動機的效率約為多少？每個做功沖程汽缸內的平均壓強是約為多少？
解析：（1）.由這臺發動機輸出特性曲線可以看出在發動機轉速為1000~5000r/min范圍內，它的輸出功率與轉速大致成正比。
（2）.設做功沖程燃氣對活塞的平均壓強為p0，發動機排量為V排，
做功沖程燃氣對一個活塞的平均壓力F= p0S，
每個做功沖程燃氣對一個活塞做的功W0=FL= p0SL= p0V排/4
發動機轉速為n時燃氣對活塞做功的功率P=W/t=2n·p0V排/4= np0V排/2
所以，在發動機轉速為n，做功沖程氣缸平均壓強p0大致相同時，燃氣對活塞做功的功率P與發動機排量V排成正比。
（3）. 由這臺發動機輸出特性曲線可知，發動機轉速n=200r/min時，其輸出功率約為37kW。
η=×100%=×100%=×100%=×100%=50.4%。
由P= np0V排/2可得p0==1.11×106Pa。
3、（16分）．（2014全國初中應用物理知識競賽復賽）下表所示為某品牌的空調器銘牌上的部分參數，其中KFRD表示該空調為家用分體式具有電輔熱功能的冷暖空調器．請根據表中的數據，回答下面的問題．（已知：空氣的密度為1.29kg/m3，空氣的比熱容取103J/（kg?℃）．注：空調的電輔熱功能有兩方面的作用，一是在室外溫度不太低時開啟電輔熱功能可以增加制熱量，實現室內溫度的快速提升，二是當室外溫度很低，空調器的壓縮機制熱效能過低時，開啟電輔熱功能可以輔助制熱，彌補單純靠壓縮機工作制熱量不足的問題．
XXXKFRD-23GW/Z1分體式房間空調器
電源
IPH220V-50Hz
制冷運行
制冷量
2300W
額定輸入功率
830W
制熱運行
制熱量
2600W
額定輸入功率
780W
電熱功率
500W
（1）如果房間的面積為15m2，高度為2.6m，問：如果按照表中的數據工作，該空調器至少多長時間才能將室內的空氣由10℃加熱升高至20℃？（2）在（l）中，若室外溫度不太低，實際加熱時間約為4.0min，則在利用空調器對室內空氣加熱的過程中，室內空氣向外散熱的平均功率約為多少？空調器總共消耗的電能為多少？（3）該空調器在制冷時的額定輸入功率為830W，而它的制冷量卻是2300W，比輸入功率還要大，這是為什么？【來源：21cnj*y.co*m】
解析：（1）房間內的空氣溫度由10℃加熱升高至20℃需要吸熱：
Q=cm(t-t0)= cρV(t-t0)=103J/（kg?℃）×1.29kg/m3×15 m2×2.6m×（20℃-10℃）=5.03×105J。
開啟電輔熱時空調制熱功率：P=2600W+500W=3100W.
最少加熱時間：t=Q/P= s=162.3s=2.7min
（2）散熱功率：P散熱=P-Q/t’=3100W-W=103W。
空調器總共消耗電能：W=（P額定+P熱）t’=(500W+780W) ×4×60s=3.07×105J。
（3）空調器在工作過程中，壓縮機通過使工作物質不斷發生液化和汽化，將室內的熱量搬到室外，因此壓縮機消耗的功率可以小于制冷功率。
4、（18分）．（2014全國初中應用物理知識競賽復賽）如圖所示為油田開采石油的抽油系統，由抽油機、抽油桿和抽油泵等部分組成．抽油泵的原理與活塞式抽水機類似；抽油機通過抽油桿，帶動抽油泵的活塞上下往復運動，將油層中的原油抽至地面．（l）抽油機的結構如圖甲所示．電動機帶動曲柄轉動，通過連桿推動游梁和驢頭繞支點O往復轉動．驢頭的外側為一段以O為圓心的圓弧，它可以確保游梁轉動時，上端固定在驢頭外側某一點上的鋼絲繩對懸點的拉力始終在同一條豎直線上．已知驢頭外側圓弧的半徑為L1，支點O到連桿和游梁連接處的（沿游梁方向）長度為L2．游梁和驢頭受到的總重力為G，支點O到游梁和驢頭的重心的（沿游梁方向）長度為L3．若當驢頭通過鋼絲繩拉動懸點保持靜止、懸點處受到豎直向下的拉力為F、游梁和水平線的夾角為θ時，連桿對游梁的拉力方向豎直向下，請你求出該拉力的大小．（2）抽油泵處的示意圖如圖2乙所示．①抽油泵包括活塞、排出閥、吸入閥、油管等組成部分，請說明抽油泵的工作原理．②由于油層內的壓強，當套管插入油層時，原油的液面會自動上升到一定高度．再通過抽油泵，可進一步將原油吸至地面．用回聲儀可以測出原油液面距地面的深度．在套管中插入油管時，需保證抽油泵始終在原油液面之下．已知在某油田，地面的回聲儀發出聲波，t時間后接收到回聲（空氣中聲速為v）；所安裝的抽油桿的總長度為l，（單位長度抽油桿的質量為m），橫截面積為Sl，活塞的橫截面積為S2，原油的密度為ρ．現要將原油抽至地面，抽油桿和活塞勻速上升時，受到的總摩擦阻力為f1，抽油桿和活塞勻速下降時，受到的總摩擦阻力為f2．請分別估算當抽油桿勻速豎直向上提升、勻速豎直下降時，懸點處受到豎直向下的拉力（套管和油管中，原油液面上方的氣壓相同；地面下的抽油桿長度遠大于懸點距地面的高度）．
解析：（1）由于鋼絲繩對驢頭的拉力（以及摩擦力）始終沿切線方向，故鋼絲繩拉力（以及摩擦力）對支點O的力臂始終為L1，故：21教育名師原創作品
T連桿L2cosθ=FL1+GL3cosθ，
解得：T連桿= 。
（2）抽油泵的工作原理：①活塞向上運動時，由于活塞上方液柱的壓力，排出閥關閉，吸入閥打開，原油被吸入油管。
活塞向下運動，吸入閥由于受到上方液柱的壓力而關閉。排出閥由于受到活塞下方液柱的壓力而打開，從而將活塞下方的原油壓人活塞上方。如此不斷往復運動，利用活塞將原油不斷提升至高處。②設原油液面距地面的深度為h，可求出h=vt/2。
則原油液面到活塞的液柱深度為l-h。
I．當抽油桿勻速豎直向上提升時，排出閥關閉，吸入閥打開，以抽油桿、活塞、油管中活塞上方的原油液柱整體為研究對象。懸點的拉力等于抽油桿受到的重力lmg（活塞受到的重力遠遠小于抽油桿的重力，可以忽略）、加上活塞上方的原油受到的重力ρ(S2- S1)lg，加上總摩擦阻力f1（方向與相對運動方向相反、豎直向下），并減去套管中高出活塞的原油液柱給活塞向上的壓力ρS2(l-h)g．故：
T勻速上升=lmg+ρ(S2- S1)lg+f1-ρS2(l-h)g= lmg+ρ(S2- S1)lg+f1-ρS2(l- vt/2)g。
II．當抽油桿勻速豎直下降時，排出閥打開，吸入閥關閉，以抽油桿和活塞整體為研究對象。懸點的拉力等于抽油桿受到的重力lmg（活塞受到的重力遠遠小于抽油桿的重力，可以忽略）、減去總摩擦阻力f2（方向與相對運動方向相反、豎直向上），減去油管中的原油對抽油桿的浮力ρS1lg．故：21*cnjy*com
T勻速下降=lmg-f2-ρS1lg．
5、（18分）．（2014全國初中應用物理知識競賽復賽）小明乘坐地鐵時發現，在地鐵離開某一站之后不久，透過地鐵的車窗，可以看見黑洞洞的地鐵隧道墻壁上出現了一小段動畫廣告，如圖甲所示．他很好奇，就上網查到了這種技術的原理：事先用電腦制作好一段動畫，再通過軟件將動畫的每一幀畫面逐列的以一定的時間間隔發送到一根長約1m的LED（半導體發光二極管）顯示柱上，每根顯示柱約有600個LED，如圖乙所示，每根顯示柱只接收同一幅畫面的信號．地鐵列車通過時同步感應器驅動顯示柱同步發光，隨著列車以某個速度行駛，由于視覺暫留效應（人眼在觀察景物時，光信號傳入大腦神經，需經過一段短暫的時間，光的作用結束后，視覺形象并不立即消失，而是會保留約十分之一秒，視覺的這一現象稱為“視覺暫留”），就會在人眼中形成一幅幅靜止的具有一定寬度的靜止畫面，每個顯示柱形成的略有變化的畫面在掠過乘客眼中時，就會像放電影一樣形成一小段動畫廣告了．試根據以上數據估算：（1）假如要在乘客眼前形成流暢的動畫，需要在地鐵車窗外每秒出現24幅寬度約90cm的畫面，列車的速度應該是多少km/h？（2）要想展示一個20s的動畫廣告，每兩站之間一共需要多少個LED顯示柱？（3）如果某時刻乘客發現動畫的畫面向車行的前方緩慢移動，是因為實際車速與設計的速度相比偏大還是偏小？（4）若每個LED的耗電功率為直流0.03W，假設將交流電轉化為直流電時的效率為80%，某條地鐵線路一共有16個站點（含起點與終點站），地鐵經過每個相鄰站間均有20s的動畫廣告，每天每根LED顯示柱均累計工作2h，則這條雙向的地鐵隧道中，僅LED顯示柱發光每天就會消耗多少kW?h的電能？
解析：（1）根據題述地鐵車窗外每秒出現24幅寬度約90cm的畫面，可知地鐵每秒行駛0.90×24m ，即列車的速度為：v==0.90×24m/s=21.6m/s=77.76km/h
（2）要想展示一個20s的動畫廣告，需要出現20×24幅畫面，需要LED顯示柱20×24根=480根。
（3）乘客發現動畫的畫面向車行的前方緩慢移動，說明列車速度小于動畫移動速度，即實際車速與設計的速度相比偏小。
（4）每兩站之間的LED消耗的直流電功率：P直流=0.03W×600×480=8640W。
消耗的交流電功率：P交流= = W=10800W=10.8kW。
交流總功率：P總=10.8kW×(16-1)×2=324kW。
每天消耗的電能W= P總t=324kW×2h=648kWh。

3.(2009上海初中物理知識競賽復賽題)在一攪拌機的容器內裝有質量m為0.5千克的水，把水加熱到70℃后讓其在室溫下自動冷卻。其溫度隨時間變化的關系如圖所示。現開動電動攪拌機對該冷卻的水不停地攪拌，電動機的功率P為900瓦，其做的功有80%轉化為水的內能。若不考慮容器的內能變化，水最終的溫度是多少℃？2-1-c-n-j-y
解：攪拌機每秒鐘使水增加的內能：E=Ptη=900×l×0.8J=720J.
水吸收熱量Q=E，
由Q=cm△t可知，這些能量可以使水溫度升高：△t==℃=0.343℃。
只需在圖中找出水冷卻時溫度隨時間變化的快慢等于0.343℃/秒的位置，對應的點所表示的溫度即為水的最終溫度。在圖中作直線AB，使沿AB的溫度變化快慢等于0.343℃／秒，作AB的平行線A'B'與圖線相切，讀出切點P的縱坐標，可知水的最終溫度為30℃。
說明根據作圖的情況，答案在27℃～33℃均給分。 …………(4分）
4（10分）(2009上海初中物理知識競賽復賽題)如圖所示的裝置，可以測定每千克I00 ℃的水，在大氣壓下汽化成100 ℃ 的水蒸氣所需吸收的熱量Q。該裝置的測量原理是：用加熱器使水沸騰，汽化的水蒸氣通過凝聚器液化后被收集在量杯中；測量加熱器的發熱功率及一段時間內在量杯中收集到的水的質量，根據能量守恒關系即可求出Q的值。這個汽化裝置工作時的散熱功率恒定不變，但散熱功率的值未知。測得加熱器的功率為285.0瓦時，在300秒時間內被冷凝和收集的液體質量為28.0克；加熱器的功率為100.0瓦時，在300秒時間內被冷凝和收集的液體質量為4.0克。根據以上數據，求每千克100℃的水在大氣壓下汽化成100 ℃的水蒸氣所需吸收的熱量Q。
解析：由能量守恒定律知加熱系統產生的功率P=Q+P0.
其中m為300秒內收集到的水的質量，Q為每千克l00攝氏度的水汽化所需吸收的熱量，P0為損失的功率。利用表中數據可以得到兩個方程：285×10-3=Q+P0.21教育網
100×10-3=Q+P0.
聯立解得Q=2.3125×106J。
5．(10分) (2009全國初中應用物理知識競賽題)為了緩解用電高峰電力緊張的矛盾，我國一些地區使用了“分時電（能）表”。下表是采用分時計費前、后電費價目表：21·世紀*教育網
原電表計費方法
分時電表計費方法
時間范圍
全天
高峰期
低谷期
6：00~22：00
22：00~次日6：00
單價(元／度)
0．48
0．50
0．30
小明家每天要用電水壺將質量為3 kg、初溫為20℃的水燒開，已知氣壓為1標準大氣壓，水的比熱容為4.2×103J／(kg·℃)。求：
（1）．這些水被燒開需要吸收多少熱量?
（2）．使用分時電表后，小明家把燒水時間安排在低谷期，若不計熱量損失，僅此一項，一個月(以30天計)比原來節省多少元電費?
解析：（1）.這些水需要吸收熱量：Q=cm(t2—t1)= 4.2×103×3×(100—20)J=1.0×106J。
（2）. 1.0×106J=0.28度，
可以節省電費：0.28×(0.48—0.30)×30元=1.5元。
6(2009全國初中應用物理知識競賽題)在一些農村地區建造的沼氣池，通過將農村大量的秸稈、人畜糞便發酵來獲取沼氣，利用沼氣來燒火做飯，點燈照明。沼氣池的應用，不僅使上述資源得以更好的利用，同時也給生活帶來了諸多便利，使環境得以改善。這是一個一舉多得的惠民工程。圖9所示為一農戶的水壓式沼氣池的剖面簡圖。
說明：1．沼氣池 2．水壓池 3．進料口 4．密封蓋 5．輸氣管 6．貯氣室 7．沼氣壓力顯示器 8．總閥門 9．U形管壓強計(里面裝有染成紅色的水) l0．出料口蓋板(不密封水壓池，水壓池仍與外面大氣相通) 11．閥門
已知該農戶家燃氣灶的相關技術數據如下：
使用燃料
液化石油氣
天然氣
人工煤氣
人工沼氣
灶前壓強(kPa)
2.8
2.0
1.0
0.5
額定熱流量（kW)
普通爐
左：3.6
組合爐
左：3.6
右：4.0
右：3.6
單爐
4.0
取g=10 N／kg，水的比熱容c水=4.2×l03J／(kg·℃)
（1）．根據圖9所示，通過計算說明，該農戶此時能否使用這個沼氣池中的沼氣來正常燒火做飯?
（2）．有一天，該農戶發現，沼氣壓強小于燃氣灶的要求。為了能盡快利用沼氣生火做飯，從物理學的角度看，可采取哪些措施?21cnjy.com
（3）．若該農戶所用的燃氣灶是普通爐，通常情況下，普通爐中的右爐單獨正常工作時，將一壺質量為2.5 kg、溫度為20℃的水燒開，耗時約10 min。試估算右爐燒水的效率。　　21*cnjy*com
（4）．請你就如何提高燃氣灶的效率問題談淡你的設想。
解析：（1）.灶前沼氣的壓強p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=6.0×102Pa=0.6kPa【版權所有：21教育】
因為p>0.5kPa，因此可以使用這個沼氣池中的沼氣來正常燒火做飯。
（2）.可采取的措施有：通過進料口向沼氣池中加水、加料或向水壓池中加水等。如果通過進料口向沼氣池中加適量的熱水，則效果更佳。
(3).一般說來，燃氣灶正常工作時，燃氣的燃燒是很充分的，我們可以視為燃氣完全燃燒；再把當時的大氣壓看作是1標準大氣壓。
水吸收的熱量 Q吸=c水m水△t水=4.2×103×2.5×（100—20）J=8.4×105J.
燃氣灶所放出的熱量 Q放=Pt=4.0×103×10×60J=2.4×106
右爐燒水的效率η=×100%=×100%=35%。
(4.)提高燃氣灶熱效率的設想如下：適當選用額定流量較大的爐具以縮短加熱時間，從而縮短向環境散熱時間，以減少熱損失；及時清除水壺底部的水垢，以加快熱傳遞；燒水時，水壺最好加蓋。21·cn·jy·com
7、（18分）(2009全國初中應用物理知識競賽復賽題)
閱讀資料并回答問題：
干濕溫度計是一種既能測量空氣溫度，又能測量空氣相對濕度的常用測量儀器(某一溫度下，空氣中水蒸氣量與該溫度下飽和水蒸氣量的比值叫做該溫度下的空氣相對濕度，以百分數表示；飽和氣是指一定溫度下，一定數量空氣中所能最大限度容納的水蒸氣量)。如圖4甲所示，儀器上有兩支相同的溫度計并列地安裝在同一刻度板上(圖4乙為其背面)，其中一支溫度計的測溫泡外面裹有被水浸濕的棉紗，這一支溫度計即為“濕”溫度計；另一支溫度計的測溫泡直接裸露在空氣中，這一支溫度計即為“干”溫度計。還有一個可根據干、濕溫度計的示數來確定空氣相對濕度的轉盤式標尺。
(1)．通常情況下，濕溫度計的示數比干溫度計的示數稍低一些，這是為什么?
(2)．轉盤式標尺由兩個同軸的圓盤組成，其中外盤是固定的，上面標有對應“濕溫度計”溫度值的0～40刻度線及表示相對濕度值的10～100刻度線；內盤可以繞軸轉動，上面標有對應“干溫度計”溫度值的0～40刻度線及“相對濕度％”字樣。轉動內盤，當內、外盤上的相同溫度值對準時，“相對濕度”的箭頭正好指向100，表明空氣的相對濕度為100％，如圖4丙所示。
請你根據以上信息，說明如何根據干、濕溫度計的示數，使用這個轉盤式標尺來確定出空氣的相對濕度。
(3)．中午，小宏看到干溫度計的示數為26.0℃，濕溫度計示數為22.0℃。到了晚上，小宏看到干溫度計的示數為16.0℃，濕溫度計示數為12.0℃。請思考并回答：
①關于中午和晚上空氣的相對濕度，以下說法正確的是( )
A．中午和晚上空氣的相對濕度相同
B．因為中午和晚上氣溫不同，所以無法比較中午和晚上空氣相對濕度的大小
C．中午空氣的相對濕度大。
D．晚上空氣的相對濕度大。
②請你簡要地說明選擇該答案的理由。
解答：
(1)．通常情況下，由于濕棉紗上的水蒸發吸熱，使濕溫度計的測溫泡溫度低于周圍大氣溫度，進而濕溫度計的示數比干溫度計的示數稍低。
（2）．先分別讀取干、濕兩支溫度計的示數t1、t2，
然后轉動內盤，當內盤上的溫度值t1與外盤上的溫度值t2對準時，“相對濕度”的箭頭所指數值即為相對濕度值。
（3）①C
②理由如下：中午將內盤干溫度計26℃刻度轉到濕溫度計22℃刻度線對齊，內盤轉過的角度為θ1，晚上將內盤干溫度計16℃刻度轉到與濕溫度計12℃刻度線對齊，內盤轉過的角度為θ2，由圖4丙可得，θ1＜θ2，所以表示相對濕度的箭頭在中午指示的相對濕度較大。
8.（2012全國初中應用物理知識競賽復賽）某小型汽油發電機外形如圖1所示，其實質是利用一個汽油機帶動一個發電機來發電。該發種電機銘牌部分數據如下表所示，根據表中的數據求：
發動機(汽油機)
發電機
型號 XGQF5.0
型號 XGQF5.0
額定功率 8.3kW
額定輸出功率 5kW
噪聲 73db
額定輸出電壓 220V
連續運行時間 8h
額定頻率 50Hz
強制水冷四沖程
自動電壓保護
圖1
(1)在允許的連續運行時間內，發電機以額定功率輸出，能夠提供的電能是多少度? 172教學網
(2)己知汽油的熱值是q=4.6×l07J/kg，密度是0.71×103kg/m3，設該汽油機的效率為35%，則該汽油發電機油箱的容積至少需要多大?172教學網
(3)汽油發電機將內能轉化為電能的效率是多少?
解析：
（1）發電機能夠提供的電能W電=P電t=5kW×8h=40kW·h……3分
（2）汽油機的效率………4分
所以油箱的最小容積：
3分
（3）汽油發電機將內能轉化為電能的效率
…6分
或
9 (2009上海初中物理知識競賽復賽題)圖為四缸發動機工作原理：內燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲 軸上，并使各汽缸的做功過程錯開。曲軸與飛輪相連，飛輪每轉動半周，有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。現有一臺四缸發動機，其主要技術指標如下表所示，其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積等于活塞的面積與活塞上下運動的距離（即沖程長）的乘積，轉速表示
每分鐘飛輪所轉的周數。求：
(1)飛輪每轉動半周，發動機做功多少？
(2)若在做功沖程里，燃氣對活塞壓強可以看作恒壓，則壓強多大？
解答：（9分）
該發動機每秒鐘做功：W1=P.t=120千焦
每秒鐘曲軸完成6000／60= 100轉
(1)飛輪每轉動半周里，發動機做的功W==600J。
(2)每個氣缸工作容積△V=0.5L，
每個做功沖程里，氣體做功為W= p△V= p×0.5L=600焦
可得p=1.2×106帕
10．(10分) （2015上海初中物理競賽復賽題）在工業以及科研中為解決機器的過熱問題，除通過空氣自然散熱之外，還采用 水冷卻技術，其原理是將冷水注入與機器接觸的水冷管，冷水吸熱舞溫后被排出，使機器工 作溫度保持穩定。現有一臺輸入功率P、效率為?的發動機，為使其在室溫為t的環境下正 常工作時不能過熱，每秒扶水冷管入口處通入體積為V、溫度為t的冷水，出口處的水溫為 T。假設該發動機的總散熱面積為S，其中與水冷管接觸的面積為S1，其余部分與空氣接觸，且空氣接觸部分只能帶走按面積分配的25％的熱量，余下熱量全部由水冷管帶走。求該發動機正常工作時，S1與S的比值。(己知水的比熱容為c，密度為ρ)【來源：21·世紀·教育·網】
【名師解析】：發動機每秒發出熱量：Q=P(1-η)
當發動機通過水冷管散發的熱量及空氣散發的熱量之和等于發動機發出的熱量，發動機溫度不會再升高，即：Q=Q水冷+Q空氣。www-2-1-cnjy-com
Q空氣=Q ×25%
發動機與空氣接觸將接觸面上的25%的熱量散發掉，余下75%仍由水冷吸收，有：
Q水冷= Q +Q ×75%
Q水冷=cρV(T-t)
由以上各式解得：= -3.
11．（16分）（2015全國初中應用物理知識競賽復賽）某校科技小組為培育某種熱帶植物制作了一個小型溫室，其內部有一個恒溫的加熱器。當溫室外溫度為10℃時，溫室內溫度為22℃；當溫室外溫度為16℃時,溫室內溫度為27℃;【出處：21教育名師】
假定溫室內加熱器與室內間、室內與室外間的熱量傳遞均與溫度差成正比。
（1）求該溫室中加熱器的溫度；
（2）為節省能源，科技小組的同學對該溫室進行了適當的保溫改造，使室內向室外熱傳遞的熱量減少了20%。那么，當室外溫度為10℃的情況下，求室內溫度。
解析：（1）設加熱器的溫度為t，溫室內加熱器與室內間傳遞的熱量與溫度差的比例系數為k1，室內與室外間傳遞的熱量與溫度差的比例系數為k2，
第一種情況時有：k1（t-22）= k2（22-10）；
第二種情況時有：k1（t-27）= k2（27-16）；
解得：t=82℃，k2/ k1=5。
（2）設室內溫度為t’，則有：（1-20%）k1（82- t’）= k2（t’-10）；
解得：t’=27.5℃。

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